3 حلبة تحكم في سرعة المحرك التعريفي

3 حلبة تحكم في سرعة المحرك التعريفي

في هذا المنشور ، نناقش صنع دائرة تحكم بسيطة في سرعة المحرك التعريفي ثلاثي الطور ، والتي يمكن تطبيقها أيضًا على محرك تحريضي أحادي الطور أو حرفيًا لأي نوع من محركات التيار المتردد.



عندما يتعلق الأمر ب التحكم في سرعة المحركات الحثية ، عادةً ما يتم استخدام محولات المصفوفة ، والتي تتضمن العديد من المراحل المعقدة مثل مرشحات LC ، والصفائف ثنائية الاتجاه للمفاتيح (باستخدام IGBTs) إلخ.

يتم استخدام كل هذه العناصر لتحقيق إشارة تيار متردد مقطوعة يمكن تعديل دورة عملها باستخدام دائرة متحكم دقيقة ، مما يوفر أخيرًا التحكم المطلوب في سرعة المحرك.





ومع ذلك ، يمكننا تجربة ومحاولة تحقيق تحكم في سرعة المحرك التعريفي ثلاثي الطور من خلال مفهوم أبسط بكثير باستخدام المقرنات الضوئية للمقرنة الضوئية للكشف عن العبور الصفري المتقدم ، وتيرستورات الطاقة ودائرة PWM.

استخدام مقرنة بصرية للكشف عن العبور الصفري

بفضل سلسلة MOC من optocouplers التي جعلت دوائر التحكم في التيرستورات آمنة للغاية وسهلة التكوين ، وتسمح بتكامل PWM الخالي من المتاعب لعناصر التحكم المقصودة.



في إحدى مشاركاتي السابقة ، ناقشت ملفًا بسيطًا دائرة تحكم محرك بدء التشغيل الناعم PWM التي نفذت MOC3063 IC لتوفير بداية ناعمة فعالة على المحرك المتصل.

هنا أيضًا نستخدم طريقة مماثلة لفرض دائرة التحكم في سرعة المحرك التعريفي 3 مراحل المقترحة ، توضح الصورة التالية كيف يمكن القيام بذلك:

في الشكل يمكننا أن نرى ثلاث مراحل متطابقة لمقرنة MOC البصرية تم تكوينها في وضع منظم التيرستورات القياسي ، وجانب الإدخال مدمج مع دائرة IC 555 PWM بسيطة .

تم تكوين دوائر MOC الثلاث للتعامل مع مدخل التيار المتردد ثلاثي الأطوار وتسليمه إلى المحرك التعريفي المرفق.

يحدد إدخال PWM في جانب التحكم LED المعزول من البصريات نسبة التقطيع لمدخل التيار المتردد ثلاثي الطور الذي تتم معالجته بواسطة MOC ICS.

استخدام وحدة التحكم IC 555 PWM (تبديل الجهد الصفري)

هذا يعني ، عن طريق ضبط وعاء PWM المرتبط بـ 555 IC يمكن للمرء أن يتحكم بشكل فعال في سرعة المحرك التعريفي.

يأتي الإخراج في طرفه رقم 3 مع دورة عمل متغيرة والتي بدورها تقوم بتبديل triacs الناتج وفقًا لذلك ، مما يؤدي إما إلى زيادة قيمة AC RMS أو تقليلها.

زيادة RMS من خلال PWM الأوسع يتيح الحصول على سرعة أعلى على المحرك ، في حين أن تقليل AC RMS من خلال PWM أضيق ينتج تأثيرًا معاكسًا ، أي يتسبب في إبطاء المحرك بشكل متناسب.

يتم تنفيذ الميزات المذكورة أعلاه بدرجة كبيرة من الدقة والأمان حيث يتم تخصيص ICs بالعديد من الميزات الداخلية المعقدة ، والمخصصة خصيصًا لها قيادة التيرستورات والأحمال الاستقرائية الثقيلة مثل المحركات الحثية والملفات اللولبية والصمامات والموصلات ومرحلات الحالة الصلبة وما إلى ذلك.

يضمن IC أيضًا عملية منعزلة تمامًا لمرحلة التيار المستمر والتي تتيح للمستخدم إجراء التعديلات دون الخوف من حدوث صدمة كهربائية.

يمكن أيضًا استخدام المبدأ بكفاءة للتحكم في سرعة المحرك أحادي الطور ، من خلال استخدام MOC IC واحد بدلاً من 3.

يعتمد التصميم في الواقع على الوقت المناسب محرك التيرستورات نظرية. يمكن ضبط دائرة IC555 PWM العلوية لإنتاج 50٪ دورة عمل بتردد أعلى بكثير ، بينما يمكن استخدام دائرة PWM السفلية لتنفيذ عملية التحكم في السرعة للمحرك التعريفي من خلال تعديلات الوعاء المرتبط.

يوصى بأن يكون تردد 555 IC أقل نسبيًا من دائرة IC 555 العلوية. يمكن القيام بذلك عن طريق زيادة مكثف الدبوس رقم 6/2 إلى حوالي 100nF.

دائرة التحكم في سرعة المحرك التعريفي باستخدام المقرنات البصرية للكاشف الصفري

ملاحظة: يمكن أن تؤدي إضافة محركات مناسبة في سلسلة بأسلاك الطور إلى تحسين أداء التحكم في السرعة للنظام بشكل جذري.

ورقة بيانات لـ MOC3061

الشكل الموجي المفترض والتحكم في الطور باستخدام المفهوم أعلاه:

الطريقة الموضحة أعلاه للتحكم في المحرك الحثي ثلاثي الطور هي في الواقع بدائية للغاية لأنها تمتلك لا تحكم V / Hz .

إنه يستخدم ببساطة تبديل التيار الكهربائي ON / OFF بمعدلات مختلفة لإنتاج متوسط ​​طاقة للمحرك والتحكم في السرعة عن طريق تغيير متوسط ​​التيار المتردد إلى المحرك.

تخيل لو قمت بتشغيل / إيقاف تشغيل المحرك يدويًا 40 مرة أو 50 مرة في الدقيقة. سيؤدي ذلك إلى تباطؤ محركك إلى قيمة متوسطة نسبية ، مع التحرك باستمرار. المبدأ أعلاه يعمل بنفس الطريقة.

تتمثل الطريقة الأكثر تقنية في تصميم دائرة تضمن التحكم المناسب في نسبة V / Hz وتضبطها تلقائيًا وفقًا لسرعة الانزلاق أو أي تقلبات في الجهد.

لهذا نستخدم بشكل أساسي المراحل التالية:

  1. حلبة سائق H-Bridge أو Full Bridge IGBT
  2. مرحلة المولد ثلاثية الطور لتغذية دائرة الجسر الكاملة
  3. معالج V / Hz PWM

استخدام دائرة تحكم كاملة جسر IGBT

إذا كانت إجراءات الإعداد للتصميم المبني على التيرستورات أعلاه تبدو شاقة بالنسبة لك ، فيمكن تجربة التحكم في سرعة المحرك التعريفي التالي للجسر الكامل PWM:

3 مراحل التحكم في المحرك التعريفي مع دائرة الجسر الكامل

الدائرة الموضحة في الشكل أعلاه تستخدم سائق شريحة واحدة كامل الجسر IC IRS2330 (أحدث إصدار هو 6EDL04I06NT) الذي يحتوي على جميع الميزات المضمنة من أجل إرضاء تشغيل محرك ثلاثي الأطوار آمن ومثالي.

يحتاج IC فقط إلى مدخلات منطقية متزامنة ثلاثية الطور عبر وصلات HIN / LIN لتوليد خرج التذبذب ثلاثي الطور المطلوب ، والذي يستخدم أخيرًا لتشغيل شبكة IGBT للجسر الكامل والمحرك المتصل ثلاثي الطور.

ال حقن PWM للتحكم في السرعة يتم تنفيذه من خلال 3 مراحل منفصلة لسائقي NPN / PNP نصف الجسر ، يتم التحكم فيها من خلال تغذية SPWM من مولد IC 555 PWM كما هو موضح في تصميماتنا السابقة. يمكن استخدام مستوى PWM هذا في النهاية للتحكم في سرعة المحرك التعريفي.

قبل أن نتعرف على طريقة التحكم في السرعة الفعلية للمحرك التعريفي ، دعنا أولاً نفهم كيفية التشغيل التلقائي التحكم V / Hz يمكن تحقيقه باستخدام عدد قليل من دوائر IC 555 ، كما هو موضح أدناه

دائرة المعالج التلقائية V / Hz PWM (حلقة مغلقة)

في الأقسام أعلاه ، تعلمنا التصميمات التي ستساعد المحرك التعريفي على التحرك بالمعدل المحدد من قبل الشركة المصنعة ، لكنه لن يتم ضبطه وفقًا لنسبة V / Hz ثابتة ما لم يتم دمج معالج PWM التالي مع H - تغذية إدخال الجسر PWM.

دائرة المعالج التلقائية V / Hz PWM باستخدام IC 555

الدائرة أعلاه بسيطة مولد PWM باستخدام زوج من IC 555 . يولد IC1 تردد PWM الذي يتم تحويله إلى موجات مثلثة عند الطرف رقم 6 من IC2 بمساعدة R4 / C3.

تتم مقارنة موجات المثلث هذه مع تموج الموجة الجيبية عند الطرف رقم 5 من IC2. يتم الحصول على تموجات العينات هذه عن طريق تصحيح أنابيب التيار المتردد ثلاثية الطور إلى تموج تيار متردد بجهد 12 فولت ويتم تغذيتها على الطرف رقم 5 من IC2 للمعالجة المطلوبة.

من خلال مقارنة شكلي الموجة ، أبعاد مناسبة يتم إنشاء SPWM عند الطرف رقم 3 من IC2 ، والذي يصبح PWM الدافع لشبكة H-bridge.

كيف تعمل دائرة V / Hz

عندما يتم تشغيل الطاقة ، يبدأ المكثف عند الطرف رقم 5 بتقديم جهد صفري عند الطرف رقم 5 مما يؤدي إلى أدنى قيمة SPWM إلى دائرة جسر H ، والتي بدورها تمكن المحرك التعريفي من البدء ببداية ناعمة تدريجية بطيئة.

أثناء شحن هذا المكثف ، ترتفع الإمكانات عند الطرف رقم 5 مما يرفع بشكل متناسب SPWM ويمكّن المحرك من اكتساب السرعة تدريجيًا.

يمكننا أيضًا رؤية دائرة التغذية الراجعة لمقياس سرعة الدوران والتي تم دمجها أيضًا مع الدبوس رقم 5 في IC2.

هذه مقياس سرعة الدوران يراقب سرعة الدوار أو سرعة الانزلاق ويولد جهدًا إضافيًا عند الطرف رقم 5 من IC2.

الآن مع زيادة سرعة المحرك ، تحاول سرعة الانزلاق أن تتزامن مع تردد الجزء الثابت وفي العملية تبدأ في اكتساب السرعة.

هذه الزيادة في انزلاق الحث تزيد من جهد مقياس سرعة الدوران بشكل متناسب مما يؤدي بدوره إلى زيادة IC2 إخراج SPWM وهذا بدوره يزيد من سرعة المحرك.

يحاول التعديل أعلاه الحفاظ على نسبة V / Hz إلى مستوى ثابت إلى حد ما حتى أخيرًا عندما يتعذر على SPWM من IC2 الزيادة أكثر.

عند هذه النقطة ، تكتسب سرعة الانزلاق وسرعة الجزء الثابت حالة ثابتة ويتم الحفاظ عليها حتى لا يتم تغيير جهد الدخل أو سرعة الانزلاق (بسبب الحمل). في حالة تغييرها ، تدخل دائرة المعالج V / Hz مرة أخرى حيز التنفيذ وتبدأ في ضبط النسبة للحفاظ على الاستجابة المثلى لسرعة المحرك التعريفي.

مقياس سرعة الدوران

ال دائرة مقياس سرعة الدوران يمكن أيضًا بناؤها بثمن بخس باستخدام الدائرة البسيطة التالية ودمجها مع مراحل الدائرة الموضحة أعلاه:

كيفية تنفيذ التحكم في السرعة

في الفقرات أعلاه ، فهمنا عملية التنظيم التلقائي التي يمكن تحقيقها من خلال دمج a ردود الفعل مقياس سرعة الدوران لدائرة تحكم SPWM ذاتية التنظيم.

الآن دعنا نتعلم كيف يمكن التحكم في سرعة المحرك التعريفي من خلال تغيير التردد ، والذي سيجبر في النهاية SPWM على الانخفاض والحفاظ على نسبة V / Hz الصحيحة.

يوضح الرسم البياني التالي مرحلة التحكم في السرعة:

هنا يمكننا أن نرى دائرة مولد ثلاثية الطور تستخدم IC 4035 والتي يمكن أن يتنوع تردد إزاحة الطور عن طريق تغيير إدخال الساعة في دبوسها رقم 6.

يتم تطبيق إشارات المرحلة الثلاثية عبر بوابات 4049 IC لإنتاج موجزات HIN و LIN المطلوبة لشبكة السائق كاملة الجسر.

هذا يعني أنه من خلال التغيير المناسب لتردد ساعة IC 4035 ، يمكننا تغيير تردد التشغيل ثلاثي الطور للمحرك الحثي بشكل فعال.

يتم تنفيذ ذلك من خلال دائرة مستقرة IC 555 بسيطة تغذي ترددًا قابلًا للضبط عند الطرف رقم 6 من IC 4035 ، وتسمح بضبط التردد من خلال وعاء 100K المرفق. يجب حساب المكثف C بحيث يأتي نطاق التردد القابل للتعديل ضمن المواصفات الصحيحة للمحرك الحثي المتصل.

عندما يتغير وعاء التردد ، يتغير التردد الفعال للمحرك الحثي أيضًا ، مما يغير سرعة المحرك.

على سبيل المثال ، عندما يتم تقليل التردد ، يؤدي ذلك إلى تقليل سرعة المحرك ، مما يؤدي بدوره إلى خفض خرج مقياس سرعة الدوران من الجهد بشكل متناسب.

هذا التخفيض المتناسب في ناتج مقياس سرعة الدوران يجبر SPWM على تضييق نطاقه وبالتالي يسحب خرج الجهد إلى المحرك بشكل متناسب.

يضمن هذا الإجراء بدوره الحفاظ على نسبة V / Hz أثناء التحكم في سرعة المحرك التعريفي من خلال التحكم في التردد.

تحذير: المفهوم أعلاه مصمم على افتراضات نظرية فقط ، يرجى المتابعة بحذر.

إذا كانت لديك أي شكوك أخرى فيما يتعلق بتصميم وحدة التحكم في سرعة المحرك التعريفي ثلاثي الأطوار ، فنحن نرحب بك لنشر نفس الشيء من خلال تعليقاتك.




السابق: كيفية تصميم دائرة إمداد الطاقة غير المنقطعة (UPS) التالي: تشغيل / إيقاف تشغيل حملين بديلين باستخدام IC 555